口服西他沙星在中國健康受試者中的藥動學及藥動學/藥效學研究

武曉捷， 范亞新， 張 菁， 郁繼誠， 曹國英， 郭蓓寧， 陳淵成， 吳菊芳， 施耀國， 郭 燕，葉信予， 吳培澄， 朱德妹

西他沙星是由第一三共株式會社研制的氟喹諾酮類抗菌藥物[1]。該藥具有廣譜抗菌作用，對需氧和厭氧的革蘭陽性和陰性菌、肺炎支原體及衣原體等均具有抗微生物活性[2-3]，且對包括耐藥菌在內的革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和非典型病原微生物均顯示出較目前常用氟喹諾酮品種更強的抗菌作用。其作用機制為抑制DNA旋轉酶和拓撲異構酶Ⅳ的活性，且抑制作用強于其他喹諾酮品種。同時本品對喹諾酮耐藥決定域（QRDR）變異酶活性也有較強抑制作用，因此對其他喹諾酮耐藥的菌株也有較強的抗菌作用[4-5]。西他沙星在日本受試者中的藥動學（PK）研究結果顯示，該藥口服給藥后吸收迅速，達峰時間為1～2 h，半衰期5～6 h，約70%尿中原形藥物排出，體內幾乎不代謝，生物利用度良好，不受飲食影響，多劑給藥無蓄積效應[6-7]。本課題旨在研究中國健康受試者單劑和多劑口服西他沙星片后的PK特征，并進行PK/藥效學（PD）研究。

1 材料與方法

1.1 研究設計

PK研究分為兩個部分，包括單劑給藥和多劑給藥。單劑給藥PK研究為單中心、開放、設3個劑量組（50 mg、100 mg和200 mg），每個劑量組入選12名受試者，男女各半，每名受試者只接受1次1個劑量給藥。多劑給藥PK研究為單中心、開放、單一劑量組，入選12名受試者，男女各半，每名受試者給予西他沙星片100 mg，1次 /12 h，連續給藥10 d，第1天和第10天僅早上服藥1次。本研究獲復旦大學附屬華山醫院倫理委員會批準。本研究的實施遵循赫爾辛基宣言中的倫理原則和國際協調會議藥物臨床試驗質量管理規范。所有受試者在篩選前均自愿簽署知情同意書。

1.2 受試者

受試者均為20～45周歲健康男性和女性，體重≥50 kg，體重指數19～24，體格檢查、生命體征、12導聯心電圖和實驗室檢查無異常。有任何下列情況者不可入選：有心血管、肝臟、腎臟、消化道及精神神經系統疾病病史者；有藥物過敏史者；妊娠、哺乳期婦女；HIV-Ab、HBsAg、CV-Ab及梅毒檢査中任意一項結果陽性者；實驗室檢查或體格檢查發現異常并經研究者判斷有臨床意義者；有藥物濫用史者；3個月內獻血者；1個月內參加過其他藥物臨床試驗者；14 d內服用過其他藥物者等。

1.3 研究藥物及給藥方法

研究藥物為西他沙星水合物，藥物代號DU-6859a，藥物批號：ZAC0021，每片含無水西他沙星50 mg。所有研究藥物均由第一三共株式會社提供。單劑給藥為空腹給藥，禁食不禁水至少10 h，服藥前和服藥后2 h禁止飲水，服藥后4 h內禁食。多劑給藥為進早餐或晚餐后30 min給藥，第1天和第10天僅在早餐后給藥1次。服藥時均用200 mL溫水送服。

1.4 樣本采集

1.4.1 血樣采集 單劑給藥試驗于服藥前（0 h）和服藥后0.5、1、1.5、2 、3、4、6、8、12、24、36、48 h采集血樣。多劑給藥試驗于第1天和第10天分別于早晨服藥前（0 h）和服藥后0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、12、24、36、48 h采集血樣，第4天至第9天分別于早晨服藥前（0 h）采集血樣測定谷濃度。將采集的血液標本注入血清管中，室溫放置約30 min后離心分離血清（約1 850 g，10 min），取上清液一式兩份分裝于避光凍存管內，-20℃以下保存至測定。

1.4.2 尿樣采集 單劑給藥試驗于服藥前（-2～0 h）和服藥后0～4、4～8、8～12、12～24、24～48 h分段收集尿樣。多劑給藥試驗于第1天和第10天于服藥前（-2～0 h）和服藥后0～4、4～8、8～12、12～24、24～48 h分段收集尿樣，并分裝冷凍于-20℃以下避光保存至測定。

1.5 血清及尿液樣本中西他沙星濃度檢測

采用超高效液相色譜-串聯質譜方法（UPLCMS/MS）測定血清及尿液樣本中西他沙星濃度。

1.5.1 對照品 西他沙星對照品，批號：D，含量：92.7927%。內標DV-7751a（internal standard，IS），批號：005，含量99.7%。西他沙星對照品及內標DV-7751a均由第一三共（中國）投資有限公司提供。

1.5.2 儀器 采用Waters公司UPLC儀及AB SCIEX公司API 4000QTRAP串聯質譜儀。

1.5.3 測定條件 色譜柱：Waters ACQUITY HSS T3柱（100 mm×2.1 mm I.D.，1.8 μm）；流動相：A（乙腈）/B（10 mmol/L甲酸銨溶液，甲酸調pH3.0），梯度洗脫，0～1.6 min時A 相為30%，1.6～2.6 min 時A相為30%～90%，2.6～2.7min時A相為90%～30%，2.7～3.5 min時A相為30%；流速：0.4 mL/min；柱溫：30 ℃。質譜離子化法：ESI源正離子多反應監測（MRM）模式檢測；離子噴射電壓：5 500 V；加熱氣體溫度：550 ℃；Curtain gas（氮氣）：30 psi；Gas1及Gas2（氮氣）：50 psi。檢測離子對，西他沙星：m/z 410.1→ m/z 392.2，內標：m/z 388.2→ m/z 370.5。

1.5.4 樣本前處理 取血清樣品100 μL加入150 μL 2%乙酸水溶液，再加入25 μL IS工作溶液（1 mg/ L），混勻后加入預先活化后的OASIS HLB（30 mg/1 mL）固相萃取小柱中，使用1 mL 水和1 mL甲醇/2%乙酸（20/80，v/v）溶液洗凈小柱，使用1 mL乙腈 /10 mmol/L甲酸銨水溶液（甲酸調pH 3.0）（35/65、v/v）溶液洗脫，收集于96孔聚丙烯收集板中。混勻后，5 μL注入UPLC-MS/MS中。

取尿液樣品100 μL加入150 μL 2%乙酸水溶液，再加入25 μL IS工作溶液（5 mg/L），混勻后取100 μL加入預先活化后的OASIS HLB（30 mg/1 mL）固相萃取小柱中，使用1 mL 水和1 mL甲醇/2%乙酸（20/80，v/v）溶液洗凈小柱，使用1 mL乙腈／10 mmol/L甲酸銨水溶液（甲酸調pH 3.0）（35/65、v/v）溶液洗脫，收集于96孔聚丙烯收集板中。混勻后，3 μL注入UPLC-MS/MS中。

1.6 PK參數計算

本研究采用非房室分析法，使用Phoenix WinNonlin 6.0（Pharsight Corp.， USA）軟件計算以下PK參數。血清峰濃度（Cmax）、給藥后12 h血藥濃度（C12h）、達峰時間（Tmax）、半衰期（T1/2）、平均藥時曲線下面積（AUC0-∞）、給藥后0～12 h AUC0-12h、給藥后0～48 h AUC0-48h、總清除率（CLt/F）、表觀分布容積（Vdz/F）、平均滯留時間（MRT）、終末相消除速率常數（λZ）、區間尿中排泄量、區間尿中排泄率、累積尿中排泄量、累積尿中排泄率、腎清除率（CLr）。多劑給藥后需計算穩態時AUC0-12h（ss）、穩態時總清除率（CLss/F）及累積因子等參數。將給藥劑量和Cmax、AUC0-48h和AUC0-∞進行線性回歸分析，判定Cmax和AUC是否與給藥量呈比例關系。比較給藥后第1天及第10天的PK參數，如Cmax、C12h及AUC0-12h以考察藥物在體內的蓄積情況。

1.7 PK/PD分析

受試菌系2008－2009年收集自上海、北京等地區的臨床分離菌，包括甲氧西林敏感和耐藥金黃色葡萄球菌，青霉素敏感、中介和耐藥肺炎鏈球菌，流感嗜血桿菌，卡他莫拉菌；以及2012－2014年收集自社區獲得性肺炎（CAP）和尿路感染（UTI）患者的病原菌，包括肺炎克雷伯菌和大腸埃希菌。測定了西他沙星的最低抑菌濃度（MIC），并與左氧氟沙星、莫西沙星、環丙沙星等比較，分別按2009年、2013年和2014年美國臨床與實驗室標準化協會（CLSI）標準判讀結果。

根據PK研究結果，結合西他沙星MIC結果，應用單點估算法和Monte Carlo模擬法，以fCmax/MIC值≥2以及fAUC0-24/MIC值≥30作為社區獲得性肺炎患者中預期可獲滿意臨床和細菌學療效的靶值[8-9]，計算西他沙星100 mg 2次/d給藥連續7 d的PK/PD參數，PD達標概率（probability of target attainment，PTA）及對肺炎鏈球菌的累積響應百分數（cumulative fraction of response，CFR）。

2 結果

2.1 方法學驗證結果

西他沙星血清標準曲線濃度為0.005 00、0.010 0、0.020 0、0.050 0、0.100、0.500、1.00 mg/L，線性良好，批內、批間精密度均小于3.9%，來自6份不同志愿者的空白血清對西他沙星和內標的基質效應因子分別為97.1%～98.4%和96.4%，無明顯基質效應影響。血清樣品3次凍融（-40 ℃～室溫）、6 h室溫放置、預處理后自動進樣器（10 ℃）放置48 h、-40 ℃條件下保存102 d穩定。

西他沙星尿液標準曲線濃度為0.100、0.200、0.500、1.00、2.50、5.00、10.0 mg/L，線性良好，批內批間精密度均小于4.7%，來自6份不同志愿者的空白尿液對西他沙星和內標的基質效應因子分別為98.8%～107%和108%，無明顯基質效應影響。尿樣品4次凍融循環（-40℃～室溫）、8 h室溫放置、預處理后自動進樣器（10℃）放置48 h穩定、-40 ℃條件下放置82 d穩定。

2.2 人口統計學

本研究共入選48名受試者，包括單劑給藥3個劑量組共36名受試者和多劑給藥組12名受試者，受試者人口學統計見表1。

表1 健康受試者人口統計學數據Table 1 Demographic data of the enrolled healthy subjects

2.3 PK研究

2.3.1 單劑PK 西他沙星50 mg、100 mg和200 mg組受試者空腹口服給藥后吸收迅速，3組的Cmax分別為（0.72±0.19）、（1.39±0.36）和（2.32±0.78）mg/ L，Tmax分別為0.92、1.42和1.21h。各組給藥后C12h分別為（0.07±0.02）、（0.18±0.04） 和（0.30±0.08）mg/L。50 mg、100 mg和200 mg的平均AUC0-∞分別為（3.67±0.67）、（8.19±1.15）和（14.20±3.21）mg·h/ L。各劑量組的平均末端消除T1/2相近，50 mg、100 mg和200 mg組分別為6.51、6.84和7.81 h。各劑量組血藥濃度-時間半對數坐標軸曲線見圖1（A）。各劑量組非房室模型PK參數見表2。

采用Power模型分析西他沙星非房室參數Cmax和AUC與劑量間線性關系發現，在50～200 mg的劑量范圍內，Cmax、AUC0-12h、、AUC0-48h和AUC0-∞均隨劑量增加而上升，各參數β點推測值的雙側95%置信區間內包含1，Cmax、AUC0-12h、AUC0-48h和AUC0-∞與給藥劑量增加均呈線性關系。

非房室參數分析結果顯示，T1/2和平均滯留時間（MRT）隨著劑量增加而上升（200 mg與50 mg組相比，P＜0.05），200 mg組的Vdz/F和CLt/F與100 mg組相比也有統計學差異（P＜0.05），這提示西他沙星在高劑量范圍時（如200 mg）消除速度減慢。

圖1 受試者單劑或多劑口服西他沙星片后血清西他沙星濃度-時間半對數坐標圖（mean±SD，n=12）Figure 1 Serum concentration-time curves of sita fl oxacin in subjects after single dose or multiple dose administration of sita fl oxacin tablets（mean ± SD，n=12）

表2 西他沙星單劑給藥各組別的非房室模型PK參數統計Table 2 Non-compartment pharmacokinetic parameters after single dose administration of sita fl oxacin tablets（n = 12）

50 mg、100 mg和200 mg組給藥后48 h內的西他沙星平均累積尿排出率分別為（70.0±11.3）%、（69.0±9.2）%和（61.4±15.7）%，3個劑量組在給藥后0～4 h平均尿排出率及平均尿濃度均達到最大值。

2.3.2 多劑PK 與西他沙星單劑給藥100 mg組相比，多劑給藥第1天和第10天的西他沙星Cmax均低，分別為（1.01±0.19）mg/L和（1.26±0.20）mg/L；Tmax分別為給藥后1.75 h和2.08 h。第10天達到穩態后，AUC0-12h分別為（6.88±0.81）mg·h/L， CLss/ F、CLr/F分別為（14.72±1.79）和（10.58±1.40）L/h。Tmax和Vdz/F分別為（2.08±0.76）h和（128.95±24.86）L。蓄積因子（RAUC）為1.35，提示連續10 d多劑給藥后未見明顯蓄積效應。多劑給藥第1天和第10天血藥濃度-時間半對數坐標軸曲線見圖1（B）。西他沙星多劑給藥后各組非房室模型PK參數見表3。

第1天和第10天給藥后48 h的藥物平均累積尿排出率分別為（67.64±9.60）%和（99.11±17.50）%。與第1天比較，第10天給藥后各時段的尿濃度、排出量及排出率和48 h內累積藥物排出率相對較高，與第3～9天為2次/d給藥有關。

表3 西他沙星多劑給藥的非房室模型PK參數統計Table 3 Non-compartment pharmacokinetic parameters after multile dose administration of sita fl oxacin tablets（n=12）

2.4 PK/PD分析

西他沙星對肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、流感嗜血桿菌、卡他莫拉菌等CAP常見病原菌及大腸埃希菌等尿路感染常見病原菌的體外PD研究結果顯示，西他沙星對于以上臨床分離菌的活性較其他3種氟喹諾酮類抗菌藥物更優，對環丙沙星耐藥的大腸埃希菌仍具有抗菌活性。西他沙星對各細菌MIC分布頻率見表4。將西他沙星100 mg多劑給藥后第10天的非房室模型PK參數（Cmax、AUC0-24h）與細菌藥敏（MIC90）一一對應做單點估算法，以血清游離百分數為38.8%計算（西他沙星蛋白結合率為61.2%）[9-10]，結果顯示除MRSA和環丙沙星耐藥的大腸埃希菌外，西他沙星100 mg多劑給藥對肺炎鏈球菌、MSSA、流感嗜血桿菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌和環丙沙星敏感大腸埃希菌的Cmax/MIC值均≥2，AUC0-24h/MIC值大于89.0（除肺炎克雷伯菌和環丙沙星敏感的大腸埃希菌為21.4），見表5。Monte Carlo模擬結果顯示對于青霉素敏感、中介和耐藥的肺炎鏈球菌（PSSP、PISP、PRSP），當fCmax/MIC靶值為2，fAUC0-24h/MIC靶值為30時，CFR值接近100，對于MIC小于0.125 mg/L的肺炎鏈球菌，其PD達標概率＞99%，見圖2。

表4 西他沙星對各種細菌的MIC分布頻率表Table 4 Distribution of minimum inhibitory concentrations of sita fl oxacin against clinical isolates（%）

表5 西他沙星對臨床分離菌的PK/PD參數Table 5 Pharmacokinetic/pharmacodynamic indices of sita fl oxacin against clinical pathogens isolated from two phase 3 clinical trials

圖2 肺炎鏈球菌MIC分布及西他沙星fCmax/MIC和fAUC0-24/MIC達標概率曲線Figure 2 Distribution of the minimum inhibitory concentrations of sita fl oxacin against S. pneumoniae and the probability curve for chieving fCmax/MIC and fAUC0-24 h/MIC targets

3 討論

西他沙星單劑給藥各劑量組按男女性別分組后比較男女非房室模型PK參數發現，對于50和100 mg組，女性受試者的AUC0-12h均高于男性約19%和25%（P＜0.05），主要原因是女性受試者的Vdz/F顯著低于男性約2%和25%（P＜0.05）。對于200 mg組，西他沙星在女性受試者的末端消除半衰期T1/2長于男性約1.2 h（P＜0.05）。多劑給藥西他沙星第10天末次給藥后男性達峰時間比女性受試者早1 h（P＜0.05），與單劑PK結果一致，其他PK參數性別間差異均無統計學意義（P＞0.05）。總體而言，西他沙星PK參數的性別差異較小。

本研究中健康受試者單劑空腹口服西他沙星片50 mg、100 mg、200 mg后西他沙星吸收迅速，在給藥后1.5 h內均達到血藥峰濃度，Cmax、AUC0-12h、AUC0-48h和AUC0-∞隨給藥劑量遞增呈比例增加，該藥在50～200 mg劑量范圍內呈線性PK特征；西他沙星主要經腎排出，給藥后48 h內累積尿排出率在60%以上。進餐后口服西他沙星片100 mg 2次/d連續10 d后達峰時間延遲，第1天和第10天分別于給藥后1.75 h和2.08 h達到峰濃度，而單劑給藥100 mg組在給藥后1.42 h達到峰濃度，為（1.39±0.36） mg/ L。此可能與西他沙星進餐后給藥有關。第1天給藥達峰后血藥濃度緩慢下降，趨勢同單劑給藥，給藥第1天達峰后其他時間點的血藥濃度與單劑給藥 100 mg組相近。連續給藥后未見明顯的蓄積效應。健康受試者單劑和多劑口服西他沙星片后PK特征無明顯性別差異，耐受性和安全性良好。

與日本健康受試者比較[7]，西他沙星片在中國健康受試者的單、多劑給藥PK結果顯示，中國受試者的西他沙星平均血藥濃度略高，總體藥物暴露量略高，中國受試者的藥物消除T1/2較日本受試者稍延長，藥物清除速率較后者稍慢，但兩者尿累積排出率相近。盡管中國和日本健康受試者PK參數間有些差異，但變化不大。

西他沙星屬濃度依賴性抗菌藥物，其主要與療效相關的PK/PD參數為fAUC0-24/MIC和fCmax/ MIC。根據本次西他沙星PD研究結果，結合西他沙星體外PD結果，應用單點估算法和Monte Carlo模擬法，以f Cmax/MIC值≥2以及fAUC0-24/MIC值≥30作為預期西他沙星可在CAP患者中獲滿意臨床和細菌學療效的靶值[8]。根據西他沙星100 mg 2次/d給藥連續7 d的穩態PK參數以單點法計算PK/PD參數結果顯示，西他沙星100 mg多劑給藥對除MRSA和環丙沙星耐藥的大腸埃希菌外的受試菌種Cmax/MIC值均≥2，對所有受試菌種AUC0-24/MIC值≥21.4。Monte Carlo模擬結果顯示對于PSSP、PISP和PRSP的PK/PD靶值[10]，CFR值接近100，對于MIC＜0.125 mg/L的肺炎鏈球菌，其PTA大于99%。因此PK/PD分析結果顯示西他沙星片100 mg 2次/d的給藥方案對CAP常見病原菌如肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌等預期可達到良好的臨床療效和微生物療效。西他沙星口服后大部分以原形（60%以上）從尿液中排出，UTI主要病原菌大腸埃希菌體外MIC90分別為≤0.06 mg/L（環丙沙星敏感）和2 mg/L（環丙沙星耐藥），臨床試驗中MIC90為1 mg/L，而西他沙星片100 mg 2次/d給藥后末次給藥4 h內尿藥濃度中位數為45.1 mg/ L（21.2～98.8 mg/ L），8～12 h內尿藥濃度中位數為19.3 mg/L（11.7～45.5 mg/ L）。即使給藥后8～12 h尿藥濃度仍在大腸埃希菌MIC90至少5倍以上，因此西他沙星對于UTI的主要病原菌預期療效良好。